肺炎克雷伯氏杆菌代谢产物3-HP的分离

发布时间：2020-08-21 19:42

【摘要】：3-羟基丙酸(3-HP)作为商业价值巨大的大宗化学品,应用十分广泛。目前市面上生产3-HP的方法常见于化学法和微生物法。化学合成法由于产量低、成本高、分离纯化难等缺点,工业化受到局限。微生物法合成3-HP的不断突破克服了化学合成法中存在的缺陷。本文以肺炎克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)作为发酵菌株,上罐发酵,得到了 3-HP的发酵液。以3-HP发酵液为原料,初步建立了 3-HP的分离路线。具体结果如下:(1)根据3-HP的产量、时空产率、甘油转化率等指标,确认实验室已构建成功的高产3-HP的菌株K.pneumoniae.(3tac)适用于上罐发酵和后期分离。发酵液各组分浓度如下所示:3-HP 90.01 g/L,乳酸 7.36 g/L,乙酸 13.31 g/L,1,3-丙二醇 2.82 g/L,2,3-丁二醇 2.47 g/L。(2)用CaC12作为絮凝剂,除去3-HP发酵液中的菌体和大分子蛋白等副产物。在最优的絮凝条件下,菌体的絮凝率达到99.99%,可溶性蛋白的絮凝率为90.98%,3-HP的损失率为1.6%。通过测定不同条件下的zeta电位和不同pH下的发酵液状态,初步确定CaC12絮凝菌体的主要机理为电位中和。(3)用粉末活性炭进行静态脱色,发现pH 7,脱色剂用量达到28g/L时,色素的去除率为90%,3-HP的损失在5%-8%。用颗粒活性炭作为脱色材料,综合除杂效果和3-HP的损失,发现1.34 mL/min可作为动态柱法的理想流速。732阳离子树脂不适用于3-HP发酵液的脱色。(4)筛选了发酵液脱盐所用的树脂,结果表明732阳离子树脂和D301R阴离子树脂是性能优良的脱盐材料。732阳离子树脂的理想体积流量为2 BV/h,D301R阴离子树脂的理想体积流量为1-2 BV/h。利用711阴离子树脂和D290阴离子树脂除去醇类杂质,(5)尝试使用薄层层析色谱法分离3-HP和乳酸,以1:10的甲醇:二氯甲烷为展开剂,分离出少量3-HP的纯品。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ921
【图文】：

变化曲线,乳酸浓度,消耗速率,变化曲线

．－，止发酵。逡逑酵过程中甘油消耗速率的变化逡逑表２－９不同发酵时期的甘油消耗速率逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－９邋Ｇｌｙｃｅｒｏｌ邋ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ邋ｒａｔｅｓ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ逡逑发酵时期逦指数生长期逦稳定期逦衰亡期逡逑油消耗速率／ｇ／ｈ逦１．２４逦０．９３逦０．３５逡逑上表可以看出，甘油在不同时期的消耗速率变化与生长速率变化数生长期时，菌体快速生长，甘油消耗速率最高；衰亡期时，菌体大于生长速率，甘油消耗速率较指数生长期大幅降低。逡逑酵周期中有机酸浓度的变化逡逑１００邋逦逡逑

变化曲线,乳酸浓度,有机酸,发酵过程

逦８４逡逑Ｔｉｍｅ邋／邋ｈ逡逑图２－２发酵过程中３－ＨＰ和乳酸浓度变化曲线逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｉｍｅ邋ｃｏｕｒｓｅ邋ｏｆ邋３－ＨＰ邋ａｎｄ邋ｌａｃｔｉｃ邋ａｃｉｄ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ逡逑１９逡逑

标准曲线,醇类,气相,乳酸

ａｏ邋ａｓ邋１．０逦１＿５逦２．０逦２￡逦３．０逦Ｊ．５逦４．０逦４．５逦５．０逦５５逦６．０逦６．５逦７．０邋ｍｉｎ逡逑图２－３有机酸标品的液相图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋ＨＰＬＣ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ａｃｉｄｓ逡逑高效液相色谱柱为ｃｉ８柱，混合物的极性大小决定其出峰顺序，上图中从逡逑左到右依次为３－ＨＰ、乳酸和乙酸标品。分别以标品浓度和峰面积为横纵坐标建逡逑立线性方程，如下所示：逡逑表２－１０有机酸标准曲线逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１０邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ａｃｉｄｓ逡逑ｍ－逦线性范围逦回归方程逦相关系数逡逑３－羟基丙酸逦０．０１－１．００逦ｙ＝４２２８３８ｘ逦Ｒ２邋＝逦０－９９９９逡逑乳酸逦０．０１￣１．００逦ｙ＝７１８５０４ｘ逦Ｒ２邋＝逦０．９９９９逡逑乙酸逦０．０邋丨？１．００逦ｙ＝８８７２８２ｘ逦Ｒ２邋＝逦０．９９９７逡逑２０逡逑

【参考文献】